Широкое применение и внедрение в практику промышленности строительных материалов и изделий полимерсерные бетоны получили за рубежом.
В международном масштабе проведены следующие симпозиумы, конгрессы и конференции, посвященные этой проблеме: VI Международный конгресс по химии цемента (1974 г., г. Москва), VIII Международный конгресс по сборному железобетону (1974 г., Италия, г. Стреза), Международный конгресс по полимербетонам (1975 г., Англия, г. Лондон), симпозиум «Новые пути применения серы» (1976 г., Испания. г. Мадрид), симпозиум Американского химического общества «Использованные серы» (1977 г., США, г. Новый Орлеан), Международные конгрессы в Канаде 1978 г., г. Оттава и 1981 г., г. Калгари), 1-й Всесоюзной конференции «Применение серы и серосодержащих отходов в строительной индустрии» (1990 г., Украина, г. Львов).
На проходившем в июне 1998 г. на принадлежащих Норвегии Лофотенских островах международном семинаре, посвященном проблемам развития бетона в ХХI веке, были выдвинуты три основных направления технологии бетона в будущем, одним их которых является обеспеченность сохранения показателей в период эксплуатации /1/.
В мировой практике определяются три основных направления применения серы в строительстве: производстве полимерных бетонов различного назначения; при производстве сероасфальтовых бетонов для дорожного строительства; для пропитки цементных бетонов расплавленной серой.
Серные бетоны обладают высокой химической стойкостью при воздействии масел, растворов солей и кислот, суровых климатических и атмосферных условий (табл).
Усредненные показатели коррозионной стойкости ГСБ Таблица
|
Среда |
Коэффициент химической стойкости |
|
Атмосферные условия |
0,6-07 |
|
Вода |
0,6-0,65 |
|
Растворы кислот при |
|
|
концентрации10%: |
0,3-0,4 |
|
серная |
0,5 |
|
соляная |
0,5 |
|
азотная |
0,70, |
|
фосфорная |
0,5-0,6 |
|
уксусная ледяная |
|
|
Растворы солей 10-ной концентрации; |
0,7 |
|
сульфат натрия |
0,7 |
|
хлорид натрия |
0,9 |
|
фторид натрия |
0,6-0,7 |
При циклическом замораживании и оттаивании первостепенное значение приобретает термическая совместимость серы и наполнителя. На серном вяжущем при использовании тех же заполнителей, что и для цементного бетона, могут быть получены бетоны более высокой прочности. Способ уплотнения смеси определяется ее подвижностью и может быть реализован без внешнего воздействия, вибрацией, преcсованием комбинированным воздействием, набрызгом и др. Приготовление и укладку смеси серного бетона осуществляют на стандартном и специальном технологическом оборудовании, скомпонованном в технологическую линию. Жизнеспособность смеси серного бетона зависит не только от температуры и при поддержании ее в интервале 130…150°С практически неограниченна. Застывшая смесь при повторном нагреве восстанавливает первоначальную подвижность. Твердение смеси серного бетона является физическим процессом и происходит в результате остывания, что сопровождается кристаллизацией серы на поверхности заполнителей и наполнителей, приводящей к «цементации» всех составляющих в монолитную структуру. Изделия из серного бетона могут изготовляться в сборном, монолитном или сборно-монолитном вариантах.
Серные бетоны можно армировать стальной арматурой, причем прочность сцепления арматуры с бетоном не ниже прочности сцепления с цементными бетонами. Стойкость арматуры в серном бетоне обеспечивается его плотностью и защитным действием пленки сульфидных соединений, образующейся в зоне контакта арматуры с бетоном.
Стеновые конструкции из легких серных бетонов обладают стабильными теплотехническими показателями. Внедрение таких конструкций во многих регионах Казахстана, для которых легкие заполнители не являются дефицитными, позволит комплексно решить проблемы малоэтажного строительства
Из других характеристик серного бетона следует отметить низкое водопоглощение (0,1-0,15%), пониженный коэффициент теплопроводности, пониженную электропроводность. для повышения ударной прочности, прочности на растяжение и изгиб в серный бетон можно вводить обычное стекловолокно, в то время как и в цементных бетонах оно подвергается коррозии в результате воздействия щелочной среды цементного камня.
Одним из недостатков бетона на основе серы является его низкая огнестойкость. Серный бетон плавится при температуре 120°С и при пожаре горит с выделением двуокиси серы. Снижение горючести бетона по данным /2/ достигается введением в расплав антипиренов, позволяющих получать композиции, имеющие тенденцию к самозатуханию или нанесением огнезащитных покрытий — гексабромбутена, полифторсодержащих фосфидов и фосфатов, пятихлористого фосфора и др. При наличии фосфора в нем при термическом разложении выделяется метафосфорная кислота, которая склонна полимеризоваться, образуя на поверхности полов мерные соединения, затрудняющие диффузию горячих газов к поверхности материала. Использование бетона с применением серы в случае пожара не таит в себе значительной опасности, т.к. ее объем в бетоне относительно невелик и при нагревании большая часть тепла поглощается заполнителем. При возгорании серного бетона пламя с его поверхности легко сбивается струей воздуха или воды, а образующаяся при горении окись серы имеет резкий запах, что позволяет своевременно обнаружить очаг пожара.
Эффективность введения антипиренов обуславливает также и модификацию серных бетонов. Так, в НИИЖБе получен огнестойкий, высокопрочный (Rb = 65.75; Rbtb 10... 18 МПа), диэлектрический серный бетон при введении до 0.5% от массы смеси хлорпарафина ХП-1 100.
За рубежом для изготовления различных элементов конструкций и изделий в качестве вяжущего в основном используется только модифицированная сера. Введение модифицирующих добавок может существенно изменить свойства бетонной смеси затвердевшего бетона, поэтому композиции, модифицированные добавками, получили название полимерсерных.
Модифицирующие добавки в зависимости от их функционального назначения подразделяются на:
- пластифицирующие (дициклопентадиен, стирол, инден- кумароновые смолы, каучуки, нефтеполимерные смолы СНП, полистирол, полиизопрен, парафин и др);
- стабилизирующие (гексахлорпараксилол, поливинилхлорид, хлорид аммония, хлорид цинка, винилтрихлорсилан, полиметилсилоксановая жидкость ГIМС 100)-
- антипирены хлорпарафин 1100, пятихлористый и треххлористый фосфор, сульфид мышьяка);
- антисептики (тимол, нафталин).
Модификации серных композиций приводят как к усложнениюю процесса приготовления, так и к удорожанию составов, т.е, применение модифицирующих добавок должно быть обосновано и с экономической, и с технической точки зрения. Электротермофосфорные шлаки, представляющие экологическую опасность, бугут исследованы не только в качестве наполнителя и заполнителей серного бетона, но и как антипирены.
Обладая целым рядом положительных свойств, строительные материалы и изделия на основе серы и серосодержащих отходах могут в ближайшие годы получить широкое практическое применение, а учет их особенностей позволит установить наиболее рациональные области их использования в строительстве Казахстана. Таким образом, одним из основных направлений применения в строительной индустрии является производство полимерсерных бетонов /3-5/.
Литературы:
- Проблемы развития технологии бетона в XXI веке. Risultati del congressosostenibile nel XXI sekolo / Sakai , Gjorv O.E // Ind ital. cem., 1999. - 69,№6.- С. 508-517.
- Орловский Ю.И., Дулеба М.Т., Ивашкевич Б.П. Повышение огнестойкости конструкций и изделий из бетона с добавкой серы // Пути повышения огнестойкости строительных материалов и конструкций: Материалы семинара. - М. - 1982. - С. 116-118.
- Никитин А.Е. Серные бетоны на основе серосодержащих отходов про- мышленного производства// Автореф. дис. канд. - М., 1989. - 23 с.
- Орловский Ю.И. Полимерсерные бетоны // Применение серы и серосодержащих отходов в строительной индустрии. - Тез. докл. I Всес. конф. -Львов, 1990.-С. 3-5.
- 5Михайлов К.В., Патуроев В.В., Крайс Р. Полимербетоны и конструкции на их основе. - М.: Стройиздат, 1989. - 304 с.